——訪中國科學院上海有機化學研究所所長丁奎嶺
 

    丁奎嶺  有機化學家、中國科學院上海有機化學研究所研究員、博士生導師、金屬有機化學國家重點實驗室學術委員會副主任。1966年出生于河南省永城市，1998年入選中科院“百人計劃”, 2000年和2003年分別入選上海市“啟明星”計劃和“啟明星跟蹤”計劃，獲得2002年度國家杰出青年基金資助；2009年7月，當選為中國科學院上海有機化學研究所所長。

    目前，主要從事基于有機金屬催化的不對稱反應和綠色化學研究，包括組合化學方法在催化不對稱反應中的應用研究、新型手性配體的設計、合成及其應用研究、新的手性催化劑負載化方法等，發展手性合成的先進方法學；另外還開展H2、CO、CO2活化有關的催化反應研究，發展清潔的有機合成方法。

現代農業離不開合成化肥和農藥，合成化學為人類的生存發揮了不可替代的作用。圖為飛機為農田撒藥。

      從古代四大發明中的造紙和火藥，到現代社會中的通信和航天技術，無不依賴于化學強大的創造新物質的能力。化學是現代科學的中心,而合成化學則是化學的中心。合成化學與其他學科的最大區別在于其強大的創造力，不僅可以制造出自然界業已存在的物質，還可以創造出具有理想性質和功能、自然界中不存在的新物質，對科學發展和人類進步起著重要的作用。

    記者：物質的獲取除了來自天然以外，人工合成是更為重要的途徑，那么，合成化學的強大創造力體現在哪些方面？

    丁奎嶺：合成化學的發展史可以追溯至古代的煉金術和煉丹術。1828年，德國化學家維勒用人工方法成功合成了尿素，標志著有機合成化學的誕生。進入20世紀以來，合成化學在創造新物質的過程中，催生、帶動和促進了諸多相關學科的發展，為科學研究和新材料的來源等開拓了新的領域。

    回顧人類社會的發展進程，可以看到人工合成的物質和材料在決定人類生活質量方面起著多么重要的作用，從我們的衣食住行到航空航天，無不需要合成化學所創造的物質與材料。目前，已知結構的無機和有機化合物高達5000多萬種，反映出合成化學在創造新物質方面的強大生命力和無限創造力。從早期的染料、醫藥、農藥到石油利用，以及近期的芯片制造、高性能材料等，無一不同合成化學有關。

    今天，我們日常生活中耳熟能詳的諸如合成氨、合成尿素、合成醫藥和農藥、合成氣、合成油以及包括橡膠、塑料、纖維、陶瓷、分子篩、超導材料等合成材料，無一不與合成化學有關。合成化學擔負著創造新物質、新結構和新功能的首要任務，是化學科學的核心和基礎，因此始終處于化學科學發展的前沿。

    1935年尼龍的合成，促進了有機高分子合成化學的發展，并進一步促使了合成塑料、合成橡膠、合成纖維等材料的誕生；有機合成化學是藥物和農藥研發的源動力，對于藥物化學和農用化學品化學的發展提供了物質基礎；無機合成化學為廣泛應用的新型無機材料開辟了廣闊的天地，進一步帶動了催化領域的發展，合成化學提供的新材料，使空間技術、原子能工業、海洋資源開發等領域得到進一步發展。

從人工全合成牛胰島素到固相多肽合成技術的發明，合成化學促進了生命科學的發展。

    記者：如今，合成化學已經達到了空前成熟的水平，在諸多領域發揮著不可替代的作用。在您看來，化學合成技術究竟有多重要？

 
    丁奎嶺：合成化學不僅可以仿制自然界少量存在的物質，更重要的是能創造更多自然界中不存在的物質，對科學的發展和人類的進步起著非常重要的作用。因此，合成化學是化學的中心，是有機化學、無機化學、藥物化學、高分子化學、材料化學等學科的核心。

    2008年度國家最高科學技術獎獲得者徐光憲院士曾經列舉20世紀六大發明與技術,包括信息技術、生物技術、核科學與核武器技術、航空航天與導彈技術、激光技術、納米技術，并指出這些領域的進步無一例外地需依靠化學手段來合成新的材料,如果沒有化學合成技術，上述六大發明與技術根本無法實現。

    事實上，如果缺少上述技術的某一個,人類尚可生存。但是，如果沒有合成氨、合成農藥的發明，維持當今世界70億人口生存的糧食就成了嚴重問題；如果沒有合成各種抗生素和大量新藥物技術的發明，人類的壽命和健康就不可能達到現在的水平；如果沒有合成化學提供的各種新材料如合成纖維、合成塑料、合成橡膠等，達到今天這樣的生活水平是難以想象的。

從白浪多息染料到磺胺類藥物，合成化學是新藥發現的主要動力和藥物制造工業技術進步的源頭。

    記者：當下，人類面臨健康、糧食、資源、能源、材料、環境和氣候等重大問題，給合成化學提出了什么研究任務？

    丁奎嶺：合成化學的主要任務是實現從小分子到大分子、從單分子基元到超分子體系的構筑，實現化學、區域和立體選擇性的控制，同時創造出具有理想性質和功能的新物質。進入新世紀以來，10年中已有4次諾貝爾化學獎授予合成化學領域的科學家，反映了這一領域的巨大創造力和活力，以及對科學和人類社會的貢獻。

    2001年度諾貝爾化學獎得主野依良治教授曾指出：未來的合成化學必須是經濟的、安全的、環境友好的以及節省資源和能源的化學，化學家需要為實現“完美的反應化學”而努力，即100%的選擇性和100%的收率，只生成需要的產物而沒有廢物產生。因此，如何通過對化學鍵的選擇性活化、斷裂與可控性重組，通過弱相互作用的調節精確組裝功能超分子體系，實現以100%產率和100%選擇性對特定功能物質和結構體系進行低耗、安全、經濟與綠色合成，是合成化學領域的主要挑戰。

    記者：合成化學與其他相關學科的交叉，產生了哪些新的研究方向？

    丁奎嶺：無論現在還是未來，合成化學的另一個明確方向，是不斷與其他領域交叉與融合，以產生更多的跨學科新領域。從這個角度來說，合成化學需要極高水平的科學創造力和洞察力，以探索其無限的可能性。

    2001年度諾貝爾化學獎得主夏普萊斯教授提出了“點擊化學”的概念，強調合成反應必須具有高產率、高選擇性，以及對各種官能團和反應條件優異的耐受性。這一概念的提出，為生命科學、材料科學領域提供了全新的理念、方法和物質基礎，已經被廣泛應用于藥物、新材料開發和分子生物學、化學生物學等諸多研究領域，成為目前最實用和引人注目的合成理念之一。

    在此基礎上，未來的合成化學將繼續發揮創造力，不斷深化學科內涵并拓展與其他學科的交叉與融合。針對合成對象和合成過程的可控、高效、低能耗、低排放、高選擇性等要求，研究功能導向新物質的設計理論、反應過程、合成與組裝方法學；探討合成反應和物質轉化過程的機理與本質規律；借鑒生命體系的生物合成和演化過程，結合物理、材料科學等學科的研究手段和技術，發展新的合成策略。

    記者：過去若干年里，合成化學的一系列突破，讓人類馳騁在整個元素周期系，為人類帶來物質財富和豐富多彩的生活，但同時也帶來一些負面影響。如何消除對化學的誤解？

    丁奎嶺：合成化學家不斷創造出的合成新方法、對于化學機理的不斷明晰，使人類可以馳騁在整個元素周期系中，不斷創造出新的物質，這一過程大大增加了人類在認識自然和改造自然界中的能動性，并創造出新的生產、生活方式。我們現在已經可以很好地利用自然界諸如石油和煤這樣簡單、豐富的天然資源，創造出一系列復雜的、更具價值的物質。在不久的未來，我們將能設計、制造出更多具備各種性能、滿足人類需求的物質。

    當今，人們在享受化學為社會帶來的物質財富和豐富多彩的生活時，很少會想到化學所發揮的作用。甚至在公眾的心目中，化學反而站在了綠色、環保的對立面，傳媒所注重的也常常是化學所產生的危害。對此，科學界一方面要加強科普力度，消除公眾對化學科學的誤解；另一方面，也要極大地關注科學發展的“雙刃劍”效應，將合成化學發展與社會效益緊密地聯系在一起。

    記者：在過去的100多年里，合成化學使人類的健康水平得到空前提高，為探索生命科學的奧秘提供了重要方法和物質基礎。在全球關注可持續發展的背景下，合成化學將發揮怎樣的作用？

    丁奎嶺：目前，綠色化學已經成為未來合成化學的核心理念，在為經濟帶來繁榮的同時也承擔了社會責任。綠色化學并不是一個單純的口號，它是合成化學研究不可或缺的原則。基于這樣的目標，對于合成反應的原子經濟性應予以高度重視，催化劑應使反應過程更加經濟、節能和環境友好，應更強調資源的3R原則，即減量、回收和再利用。要實現這樣的目標，需要科學界、政府、工業界等社會各界的共同努力。

 
    除了建立和不斷完善相關法律、法規，加大宣傳和執法力度，提高全民、全社會的環境保護意識外，合成化學家承擔著更重大的責任，因為解鈴還需系鈴人，由化學而產生的問題應該由化學來解決。要解決這些問題，既要重視技術的改良與進步，更要重視解決基本科學問題，提出新的概念、發現新的方法，并靈活運用其基本原理。

    因此，我們必須認識到化學在未來世界中的重要作用，重視化學這一基礎學科。要創造一個潔凈的世界、一個可持續發展的社會，在很大程度上要靠全社會共同努力來實現。相信合成化學一定能夠為我們更美好的生活發揮其無限的創造力，做出新的、更大的貢獻！

合成化學提供的新材料，使空間技術、原子能工業、海洋資源開發等領域得到進一步發展。